Lärmminderung am Beispiel des Akustikmessraums der Universität Linz

Aufgabenstellung

Der (in der Zwischenzeit nicht mehr existente) Akustikmessraum des Institutes für Elektrische Messtechnik der Universität Linz hat eine Grundfläche von 6,6 x 5,1 m bei einer Höhe von 3,4 m. Neben einer guten Schalldämmung zur Umgebung ist der Messraum innen reflexionsarm ausgekleidet, sodass sich annähernd Freifeldbedingungen ergeben. Ein Lüftungssystem sorgt für ausreichende Belüftung und verursacht dabei natürlich unerwünschten Störschall.

Grundriss des Akustikmessraums Belüftung des Akustikmessraums

Ausgangssituation

In der Ausgangssituation treten zwei deutlich voneinander unterscheidbare Frequenzbereiche mit Störschall auf. Ein niederfrequenter Anteil mit sehr unregelmäigem Geräusch im Bereich um 80 Hz, sowie ein typisches Strömungsrauschen im Bereich um 6,3 kHz. Der Gesamtschallpegel bei eingeschalteter Lüftung beträgt etwa 36,5 dB. Bei ausgeschalteter Lüftung ergibt sich ein Gesamtschallpegel von etwa 19 dB. Überdies ist der Störschallpegel ab etwa 500 Hz unter dem Eigenrauschen der Messmikrofone. Störschallpegel im Messraum im Ausgangszustand

Lösungsweg

Nach einer gründlichen Analyse der Schallpegel und Spektren wurden zuerst Optimierungen im Lüftungskanal durchgeführt, um die Strömungsverhältnisse zu verbessern und die damit verbundenen Geräusche zu reduzieren. Damit konnte der Störschall im vorerst dominierenden Frequenzbereich um 80 Hz deutlich abgeschwächt und der Störschall im Frequenzbereich um 6,3kHz unter das Mikrofonrauschen reduziert werden.

Anschliessend wurde ein System zur aktiven Lärmkompensation implementiert, das nach Aufnahme des eintreffenden Störschalls in Echtzeit ein Signal zur Auslöschung des Störschalls berechnet. Dieses wird über zusätzliche Lautsprecher in den Lüftungskanal eingespeist. Ein Kontrollmikrofon an der Mündung des Lüftungskanals in den Messraum dient zur automatischen Regelung, das System lernt die Eigenschaften der Schallausbreitung im Lüftungskanal automatisch. Da alle zusätzlichen Komponenten im Bereich der bereits installierten passiven Schalldämpfer eingebaut wurden, ergibt sich keine Vergrößerung der benötigten Baulänge.

Grundprinzip der aktiven Lärmkompensation

Erreichte Lärmminderung

Die folgende Abbildung zeigt die Pegel im Originalzustand, nach Verbesserung der Strömungsverhältnisse im Bereich der bereits installierten passiven Schalldämpfer und mit aktiver Lärmkompensation. Zum Vergleich ist sind auch die Pegel bei abgeschalteter Lüftung eingezeichnet, die ab 500 Hz durch das Mikrofonrauschen bestimmt sind.

Schallpegel nach Optimierung

Die abschliessende Grafik zeigt den Zeitverlauf der Schallpegel während der Adaption des Systems zur aktiven Lärmkompensation auf die Verhältnisse im Lüftungskanal. Es ist deutlich zu sehen, wie der zuerst dominierende Frequenzbereich um 100 Hz bereits kurz nach dem Einschalten des Systems zur aktiven Lärmkompensation effektiv unterdrückt wird.

Pegelverlauf während der Adaptionsphase des Systems zur aktiven Lärmkompensation